R. B. Merrifield de la Universidad Rockefeller propuso la síntesis de péptidos en fase sólida (Premio Nobel 1984). Este método se basa en el ensamblaje de un péptido sobre un soporte polimérico insoluble mediante la adición secuencial de residuos de aminoácidos con α-amino protegido y grupos laterales. El plan era ensamblar la cadena peptídica en etapas, con la cadena unida por un extremo a un soporte sólido durante la síntesis. Como resultado, el aislamiento y la purificación de intermedios y derivados de péptidos objetivo fue simplemente una cuestión de filtrar y lavar minuciosamente el polímero sólido para eliminar todo el exceso de reactivos y subproductos que quedaban en la solución.
El término fase sólida se refiere más bien a las características físicas de la sustancia sobre el soporte, ya que la reacción química sobre el soporte polimérico ocurre en una fase: en solución. En un disolvente adecuado, el polímero se hincha, convirtiéndose en un gel de baja viscosidad pero muy estructurado (polímeros reticulados), o se disuelve (en el caso de polímeros no reticulados), y el proceso de síntesis se produce a un nivel ultramicroheterogéneo. , en un sistema casi homogéneo.
La síntesis orgánica en fase sólida requiere una base polimérica: la resina. S, al que está adjunto el enlazador l. En la primera etapa una molécula de sustrato está unida al conector A.Molécula A inmoviliza (es decir, deja de ser móvil), pero conserva la capacidad de reaccionar con otro reactivo EN(Etapa 2).
Producto AB permanece en la resina, permitiendo que se separe del exceso de reactivo EN(y subproductos) mediante un simple lavado. (Puede agregar más y más reactivos nuevos, complicando sucesivamente el sustrato original A, lo principal es que el enlazador permanece sin cambios en estas reacciones). Enlazador bifuncional l Se selecciona de manera que su conexión con la resina. S fue más duradero que con el sustrato A. Luego, en la última etapa, el compuesto objetivo AB se puede separar de la resina rompiendo su enlace con el conector. Está claro que la conexión l-AB debe dividirse en condiciones suaves sin dañar la conexión misma (unión A-EN), ni contacto del linker con la resina (bond l-S).
Así, idealmente, lavando la resina después de cada paso y rompiendo la unión con el soporte, se obtiene una sustancia pura. Es natural creer que el uso de un gran exceso de reactivos y la posterior separación de la resina permite en muchos casos cambiar el equilibrio químico hacia la formación del producto objetivo y reducir el tiempo de síntesis. Las desventajas de la síntesis orgánica en fase sólida incluyen la necesidad de utilizar un exceso bastante grande (2-30 equivalentes) de reactivos, dificultades para identificar productos de síntesis intermedios, así como el costo relativamente alto de los soportes poliméricos modificados, que está determinado por la costo del enlazador.
Introducido por Merrifield en la práctica de la síntesis orgánica, el poliestireno clorometilado (entrecruzado con una pequeña cantidad de divinilbenceno), la llamada resina Merrifield, es el más accesible de los portadores poliméricos.
Metodología y principales etapas de la síntesis de péptidos en fase sólida.
La tarea planteada requiere la introducción de un soporte polimérico con un aminoácido injertado en una reacción con un heterociclo activado para sustitución. Consideremos con más detalle el aspecto metodológico de la obtención de aminoácidos inmovilizados sobre soportes poliméricos.
Escenario1. Inmovilización de aminoácidos N-protegidos sobre un portador polimérico.
El primer paso de nuestro esquema es la inmovilización del aminoácido en un portador polimérico. Para evitar procesos secundarios como la formación de oligopéptidos, primero se protege el aminoácido. Normalmente, se utilizan aminoácidos N-protegidos y el enlace resultante entre el aminoácido y el vehículo es del tipo amida o éster.
Las protecciones de grupos amino más comúnmente utilizadas en la síntesis orgánica en fase sólida son los grupos protectores de tipo carbamato, la protección terc-butoxicarbonilo (Boc) y 9H-fluorenilmetoxicarbonilo (Fmoc), X es el grupo protegido:
Cabe señalar que la elección del grupo protector está determinada por el tipo de soporte polimérico utilizado. Las condiciones para la inmovilización de aminoácidos protegidos son diferentes para diferentes tipos de portadores poliméricos. Se lleva a cabo la inmovilización de aminoácidos Boc sobre resina Merrifield, que es poliestireno clorometilado. en el lugar en forma de sales de cesio añadiendo una suspensión de carbonato de cesio en ftalato de dimetilo (DMF) y cantidades catalíticas de yoduro de potasio. El exceso de reactivos con respecto a la cantidad de soporte se selecciona individualmente en cada caso y asciende a 1,5-4 equivalentes.
La inmovilización de aminoácidos Fmoc sobre un soporte polimérico Wang (X=O) para formar un conector éster de tipo bencilo se lleva a cabo mediante el método de la carbodiimida utilizando diisopropilcarbodiimida (DIC) en presencia de 4-(dimetilamino)piridina (DMAP) como un catalizador. La reacción de inmovilización con aminoácidos estéricamente libres se produce a temperatura ambiente. La inmovilización de aminoácidos estéricamente impedidos requiere una reacción a 40-60 °C durante 2 días y una inmovilización repetida (Esquema 1). - aminoácidos sobre el soporte polimérico de Rink (X=NH) con la formación de un conector amida del tipo benzhidrilo se lleva a cabo en presencia del reactivo de Castro (1H-1,2,3-benzotriazol-1-iloxi). tris-Hexafluorofosfato de (dimetilamino)fosfonio (BOP), base de diisopropiletilamina (DIEA) y 1-hidroxibenzotriazol (HOBt), como catalizador. La reacción transcurre a temperatura ambiente durante 2 horas para aminoácidos estéricamente no impedidos y de 4 a 6 horas para aminoácidos estéricamente impedidos.
Etapa 2.Desprotección de un aminoácido protegido en un portador polimérico.
En la segunda etapa que estamos planeando (después de la inmovilización del aminoácido protegido), es necesario eliminar el grupo protector para activar el grupo amino. Los métodos para eliminar la protección Boc y Fmoc son diferentes. La eliminación de la protección Boc de los aminoácidos en la resina Merrifield se lleva a cabo con ácido trifluoroacético al 50% en diclorometano durante media hora; en estas condiciones el conector Merrifield permanece intacto.
Después de la desprotección, la resina se lava con una solución de trietilamina para eliminar el ácido trifluoroacético. La eliminación de la protección Fmoc de los aminoácidos en los portadores Wang (X=O) y Rink (X=NH) se lleva a cabo con una solución de piperidina al 20% en DMF durante 40-50 minutos.
Una disminución significativa en la masa de resina después de la eliminación de la protección Fmoc puede servir como base para la determinación gravimétrica del grado de inmovilización de los aminoácidos protegidos en la primera etapa de la síntesis en fase sólida. Se recomienda tratar la resina secuencialmente con una solución de piperidina en ftalato de dimetilo, primero durante 5 a 10 minutos y luego durante 30 minutos en una solución nueva. Después de retirar la protección, la resina se lava al menos 4 veces con ftalato de dimetilo para eliminar los productos de destrucción de la protección Fmoc. Mediante la prueba de Kaiser es posible controlar el progreso de la reacción de acilación en el soporte o eliminar la función protectora del grupo amino.
Etapa 3.Sustitución nucleófila en heterociclos que involucran un aminoácido inmovilizado en un portador
El siguiente paso que hemos planeado para su implementación práctica es llevar a cabo la reacción de sustitución nucleofílica aromática; El aminoácido injertado sirve como nucleófilo y el heterociclo activado está en solución. La mayoría de las reacciones de sustitución nucleofílica en soportes no difieren en su ejecución de las reacciones en fase líquida. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la temperatura del proceso no debe exceder los 120 °C, por encima de la cual la base de poliestireno del soporte comienza a deteriorarse. En las condiciones de la reacción realizada sobre el soporte, también debe conservarse el enlazador.
Al seleccionar sustratos heterocíclicos activados adecuados, se debe tener en cuenta la naturaleza del grupo saliente en el heterociclo.
Etapa 4.Eliminación del compuesto objetivo de los soportes poliméricos
La mayoría de los enlazadores en la síntesis orgánica en fase sólida se escinden en un ambiente ácido. La resistencia a los ácidos de los enlazadores disminuye drásticamente cuando se pasa de la resina Merrifield a la resina Wang and Rink. El conector Rink se escinde en condiciones más suaves (10-20% CF3COOH) que el conector Wang (50% CF3COOH). La resina Merrifield es pasiva en estas condiciones, y se utiliza la transesterificación en una solución de NaOMe/MeOH para su escisión, lo que lleva a la formación de un éster ácido.
Recordemos una vez más que la naturaleza del conector determina el tipo de función terminal en la molécula resultante eliminada del sustrato. La resina de Wang produce ácidos y la resina de Rink produce amidas.
Ventajas de este esquema de síntesis de péptidos en fase sólida:
1. Se pueden unir diferentes compuestos originales a gránulos individuales. Luego, estas perlas se mezclan para que todos los compuestos de partida puedan reaccionar con el reactivo en un solo experimento. Como resultado, se forman productos de reacción en los gránulos individuales. En la mayoría de los casos, la mezcla de los materiales de partida en la química líquida tradicional suele provocar fallos: polimerización o resinización de los productos. Los experimentos sobre sustratos sólidos excluyen estos efectos.
2. Dado que los materiales y productos de partida están unidos al soporte sólido, el exceso de reactivos y productos no unidos al soporte se pueden lavar fácilmente del soporte sólido polimérico.
3. Se pueden utilizar grandes excesos de reactivos para completar la reacción (más del 99%), ya que estos excesos se separan fácilmente.
4. Al utilizar volúmenes de carga bajos (menos de 0,8 mmol por gramo de sustrato), se pueden eliminar reacciones secundarias no deseadas.
5. Los intermedios de la mezcla de reacción están unidos a los gránulos y no es necesario purificarlos.
6. Al final del experimento se pueden separar los gránulos de polímero individuales y así se obtienen productos individuales.
7. El sustrato polimérico se puede regenerar en los casos en que se seleccionan las condiciones de rotura y se seleccionan los grupos de anclaje apropiados (enlazadores).
8. Es posible la automatización de la síntesis en fase sólida.
Las condiciones necesarias para llevar a cabo la síntesis en fase sólida, además de la presencia de un soporte polimérico insoluble e inerte en las condiciones de reacción, son:
La presencia de un anclaje o enlazador es una función química que asegura la conexión del sustrato con el compuesto aplicado. Debe estar unido covalentemente a la resina. El anclaje también debe ser un grupo funcional reactivo para que los sustratos interactúen con él.
El enlace formado entre el sustrato y el conector debe ser estable en las condiciones de reacción.
Debe haber formas de romper el vínculo del producto o intermediario con el conector.
La síntesis en fase sólida o tecnología en fase sólida, que a menudo se denomina tecnología cerámica, es la más común en la producción de materiales inorgánicos para diversas ramas de la ciencia y la industria. Estos incluyen combustible nuclear, materiales para la tecnología espacial, radioelectrónica, fabricación de instrumentos, catalizadores, refractarios, superconductores de alta temperatura, semiconductores, ferroeléctricos y piezoeléctricos, imanes, diversos compuestos y muchos otros.
La síntesis en fase sólida se basa en reacciones químicas en las que al menos uno de los reactivos está presente en forma sólida. Estas reacciones se denominan heterogéneas o en fase sólida. La interacción en fase sólida, a diferencia de las reacciones en un medio líquido o gaseoso, consta de dos procesos fundamentales: la reacción química en sí y la transferencia de materia a la zona de reacción.
Las reacciones en fase sólida que involucran componentes cristalinos se caracterizan por una movilidad limitada de sus átomos o iones y una compleja dependencia de muchos factores. Estos incluyen la estructura química y la reactividad asociada de los sólidos que reaccionan, la naturaleza y concentración de los defectos, el estado de la superficie y la morfología de la zona de reacción, el área de contacto de los reactivos que interactúan, la activación mecanoquímica preliminar y una serie de otros. Todo lo anterior determina la complejidad de los mecanismos de reacciones heterogéneas. El estudio de las reacciones heterogéneas se basa en la química del estado sólido, la física química y la química física de la superficie de los sólidos, en las leyes de la termodinámica y la cinética.
A menudo, el mecanismo de las reacciones en fase sólida se juzga únicamente sobre la base de que los datos experimentales sobre el grado de interacción en función del tiempo se describen mejor mediante un modelo cinético específico y la ecuación cinética correspondiente. Este enfoque puede llevar a conclusiones incorrectas.
Los procesos en materiales en fase sólida tienen una serie de diferencias importantes con respecto a los procesos en líquidos o gases. Estas diferencias están asociadas, en primer lugar, con una tasa de difusión significativamente menor (en varios órdenes de magnitud) en los sólidos, lo que impide promediar la concentración de componentes en el sistema y, por lo tanto, conduce a la localización espacial de los procesos que ocurren. La localización espacial, a su vez, conduce al hecho de que tanto la velocidad específica del proceso (o coeficiente de difusión) como la geometría de la zona de reacción contribuyen a la cinética observada de los procesos. Estas características de los procesos en fase sólida determinadas por factores geométricos se denominan topoquímicas. Además, dado que las transformaciones en discusión están localizadas espacialmente, su tasa puede ser determinada tanto por los procesos mismos en el límite de fase (control de reacción) como por la tasa de suministro de cualquiera de los componentes a este límite o la eliminación del producto( s) (control de difusión). Estos casos de sistemas simples para los cuales se cumplen los supuestos del modelo pueden identificarse en experimentos por el tipo de dependencia temporal del grado de conversión. Otra característica de las transformaciones de fase en sólidos está asociada a que la formación de un núcleo de una nueva fase en una matriz sólida provoca la aparición de tensiones elásticas en esta última, cuya energía en algunos casos debe tenerse en cuenta a la hora de considerar. la termodinámica de estas transformaciones.
Una gran cantidad de factores que influyen en la cinética de los procesos en fase sólida y en la microestructura de los materiales resultantes también determina la multiplicidad de tipos de clasificación de estos procesos. Así, al considerar la estabilidad de un sistema frente a fluctuaciones de diversos tipos, heterogéneo (en el caso de sistemas estables a pequeñas fluctuaciones del volumen ocupado e inestables a grandes) y homogéneos (en el caso de sistemas que son Se distinguen procesos inestables a pequeñas fluctuaciones. Para procesos heterogéneos, como ejemplo, podemos citar transformaciones que ocurren a través del mecanismo de formación y crecimiento de núcleos; para procesos homogéneos, se pueden citar algunas transiciones de orden-desorden y descomposición espinodal de soluciones sólidas.
Es necesario distinguir la nucleación heterogénea y homogénea en el caso de procesos heterogéneos de los procesos heterogéneos y homogéneos. La nucleación heterogénea se refiere a la formación de núcleos en defectos estructurales (incluidos defectos de dislocación puntual y límites de fase); nucleación homogénea: la formación de núcleos en un volumen libre de defectos de la fase sólida.
Al analizar el producto de la transformación en fase sólida, se distinguen núcleos monofásicos y multifásicos. En el caso de núcleos multifásicos, el producto del proceso es una colonia multifásica con una microestructura característica determinada por la energía superficial del límite de las fases resultantes; Los procesos de este tipo se denominan intermitentes, a diferencia de los procesos continuos en el caso de la formación y crecimiento de núcleos monofásicos.
Otro método para clasificar las transformaciones en fase sólida se basa en una comparación de la composición de la fase inicial y la composición del producto de reacción. Si coinciden se habla de procesos de no difusión, y si cambia la composición se habla de procesos de difusión. Además, es útil distinguir de los procesos de no difusión los procesos cooperativos (por ejemplo, la transformación martensítica), que se producen mediante el ligero movimiento simultáneo de átomos en un gran volumen de la fase inicial.
Las transformaciones de fase sin difusión pueden diferir en el tipo de características termodinámicas que cambian durante el proceso.
Las transformaciones del primer tipo son procesos en los que las derivadas del potencial químico cambian con respecto a la temperatura o la presión. Esto implica un cambio abrupto durante la transición de fase de parámetros termodinámicos como la entropía, el volumen, la entalpía y la energía interna. Durante las transformaciones del segundo tipo, las primeras derivadas del potencial químico con respecto a los parámetros intensivos no cambian, pero las derivadas de órdenes superiores (a partir del segundo) cambian. En estos procesos, con entropía y volumen continuos del sistema, se produce un cambio brusco de cantidades expresadas a través de las segundas derivadas de la energía de Gibbs: capacidad calorífica, coeficiente de expansión térmica, compresibilidad, etc.
Las reacciones en fase sólida entre dos fases (los contactos entre tres o más fases son poco probables y los procesos correspondientes pueden representarse como combinaciones de varias reacciones de dos fases) son procesos de difusión y pueden ser heterogéneos u homogéneos, con nucleación tanto heterogénea como homogénea. . En tales reacciones son posibles procesos homogéneos y procesos con nucleación homogénea, por ejemplo, en el caso de la formación de una solución sólida metaestable con su posterior descomposición (las llamadas reacciones internas). Un ejemplo de tales procesos es la oxidación interna.
La condición para el equilibrio termodinámico durante una transformación en fase sólida, como en cualquier otra transformación química, es la igualdad de los potenciales químicos de los componentes en las sustancias de partida y los productos de reacción. Cuando interactúan dos fases sólidas, la igualdad indicada de potenciales químicos se puede realizar de diferentes maneras: 1) redistribución de componentes en las fases iniciales con la formación de soluciones sólidas; 2) la formación de nuevas fases con una estructura cristalina diferente (lo que, de hecho, se suele denominar reacción en fase sólida), y dado que el potencial químico del componente en las distintas fases de un sistema multifásico no depende de la cantidad de cada fase, el equilibrio sólo se puede lograr con la transformación completa de las fases iniciales. La información más confiable sobre el mecanismo de las reacciones en fase sólida se obtiene mediante un uso complejo, que permite la observación simultánea de varios parámetros del sistema de reacción, incluida la composición de fases, los efectos térmicos, los cambios de masa y otros.
La teoría termodinámica de las reacciones en fase sólida fue propuesta por Wagner y posteriormente desarrollada por Schmalzried utilizando el ejemplo de las reacciones de adición.
Hasta la fecha, no existe una clasificación única para una amplia variedad de reacciones heterogéneas. Esto se debe a la dificultad de elegir un criterio como base para una clasificación tan universal. Según criterios químicos, las reacciones se dividen en reacciones de oxidación, reducción, descomposición, combinación, intercambio, etc. Junto con el criterio especificado, se utiliza ampliamente como criterio principal para el estado físico de los reactivos:
Un rasgo característico de todas las reacciones heterogéneas es la existencia y localización en la interfaz de la zona de reacción. La zona de reacción, normalmente de pequeño espesor, separa dos zonas de espacio ocupadas por sustancias de distinta composición y con distintas propiedades. Las causas de la formación de una zona de reacción se suelen dividir en dos grupos: la relativa lentitud de los procesos de difusión y las causas químicas. El último grupo se debe a la alta reactividad de átomos o moléculas ubicadas en la superficie de un reactivo sólido o en la interfaz entre dos fases existentes. Se sabe que la superficie de una sustancia sólida o líquida tiene propiedades diferentes a las propiedades generales de una muestra compacta. Esto hace que las propiedades de la interfaz de fase sean específicas. Es aquí donde se produce una reestructuración significativa del empaquetamiento cristalino, la tensión entre dos redes cristalinas disminuye y se produce un cambio en la composición química.
Dado que la transferencia de masa se produce por difusión y la movilidad de difusión de las partículas sólidas depende del defecto de su estructura, se puede esperar una influencia significativa de los defectos en el mecanismo y la cinética de las reacciones en fase sólida. Esta etapa precede a la etapa química de transformación de sustancias reactivas en la interfaz interfacial. Por tanto, la cinética de reacciones heterogéneas está determinada tanto por la naturaleza de la reacción química en sí como por el método de entrega de la sustancia a la zona de reacción. De acuerdo con lo señalado, la velocidad de reacción estará limitada por la etapa química (cinética química) o la difusión (cinética de difusión). Este fenómeno se observa en la realidad.
Según Wagner, la difusión y, en consecuencia, la reacción en sólidos se lleva a cabo principalmente debido a la movilidad de iones y electrones, provocada por el estado de desequilibrio de la red. Diferentes iones reticulares se mueven a través de ella a diferentes velocidades. En particular, la movilidad de los aniones en la gran mayoría de los casos es insignificante en comparación con la movilidad de los cationes. Por tanto, la difusión y, en consecuencia, la reacción en sólidos se realiza debido al movimiento de cationes. En este caso, la difusión de cationes diferentes puede proceder en la misma dirección o uno hacia el otro. Con cationes de diferentes cargas, la neutralidad eléctrica del sistema se mantiene debido al movimiento de los electrones. Debido a la diferencia en las velocidades de movimiento de cationes con cargas diferentes en el sistema, surge un potencial eléctrico. Como resultado, ¿la velocidad de movimiento de los iones más móviles disminuye y, por el contrario, de los menos móviles? aumenta. Por tanto, el potencial eléctrico resultante regula las velocidades de difusión de los iones. Este último y la velocidad de todo el proceso de transformación en fase sólida determinada por él se pueden calcular sobre la base de la conductividad electrónica y los números de transferencia. Es obvio que la difusión dirigida de iones sólo es posible en un campo eléctrico o en presencia de un gradiente de concentración en el sistema.
Al sintetizar sustancias en estado sólido, a menudo es necesario controlar no sólo la composición química (elemental y de fases) del producto resultante, sino también su organización microestructural. Esto se debe a la fuerte dependencia de las propiedades químicas (por ejemplo, la actividad en reacciones en fase sólida) y muchas físicas (magnéticas, eléctricas, ópticas, etc.) de las características de la organización estructural de un sólido en varios niveles jerárquicos. El primero de estos niveles incluye la composición elemental de un sólido y el método de disposición relativa de los átomos de los elementos en el espacio: la estructura cristalina (o características del entorno de coordinación inmediata de los átomos en sólidos amorfos), así como la composición y concentración. de defectos puntuales. Como el siguiente nivel de la estructura de un cuerpo sólido, podemos considerar la distribución de defectos extendidos en el cristal, que determina el tamaño de las regiones en las que (ajustadas por la existencia de defectos puntuales) se observa simetría traslacional en la disposición de los átomos. Estas regiones pueden considerarse microcristales perfectos y se denominan regiones de dispersión coherente. Hablando de regiones de dispersión coherentes, es necesario recordar que en el caso general no son equivalentes a las partículas compactas que forman un material en fase sólida, que pueden contener un número significativo de defectos extendidos y, en consecuencia, regiones de dispersión coherentes. La coincidencia de regiones de dispersión coherentes con partículas (que en este caso se denominan de dominio único) suele observarse sólo para tamaños suficientemente pequeños (menos de 100 nm) de estas últimas. Los niveles estructurales posteriores pueden estar asociados con la forma y distribución de tamaño de las partículas que forman el material en polvo o cerámico, su agregación, agregación de agregados primarios, etc.
Las diferentes aplicaciones de materiales de fase sólida tienen requisitos diferentes, a menudo opuestos, para las características estructurales enumeradas anteriormente y, por lo tanto, requieren diferentes métodos sintéticos. Por tanto, es más correcto hablar de métodos de síntesis no de sustancias en fase sólida, sino de materiales en fase sólida, y en cada caso elegir un método de síntesis teniendo en cuenta el área de aplicación posterior del producto resultante.
En general, los métodos para la síntesis de materiales en fase sólida se pueden clasificar según su distancia de las condiciones de equilibrio termodinámico para la ocurrencia de los procesos químicos utilizados. De acuerdo con las leyes generales, en condiciones correspondientes a un estado que está máximamente alejado del estado de equilibrio, se observa un exceso significativo de la tasa de nucleación sobre la tasa de crecimiento de los núcleos formados, lo que obviamente conduce a la producción de los más dispersos. producto. Si el proceso se lleva a cabo cerca del equilibrio termodinámico, el crecimiento de los núcleos ya formados ocurre más rápido que la formación de nuevos, lo que a su vez permite obtener materiales cristalinos gruesos (en el caso límite, monocristalinos). La tasa de crecimiento de los cristales está determinada en gran medida por la concentración de defectos extendidos (de desequilibrio) en ellos.
SÍNTESIS EN FASE SÓLIDA,
metódico enfoque para la síntesis de oligo(polímeros) utilizando un vehículo sólido insoluble (N.), que es un org. o no organizacional. polímero. Es decir, se basa en el hecho de que el primer enlace del futuro oligómero está unido covalentemente al grupo "ancla" N., la extensión de la cadena se realiza con monómeros protegidos estándar según los esquemas habituales utilizados para la síntesis en soluciones. Concluyamos. etapa de síntesis el oligómero se escinde de N. y se purifica mediante métodos apropiados. Ts utilizado principalmente para la producción de polipéptidos, oligonucleótidos y oligosacáridos.
En la síntesis de polipéptidos como N. most. Se usa ampliamente un copolímero de estireno y 1-2% de divinilbenceno, modificado mediante la introducción de un grupo ancla de cloruro de dimetoxibencilo para unir el primero (con un grupo NH 2 protegido) en el extremo C, por ejemplo:
Después de eliminar el grupo protector N, la extensión de la cadena polipeptídica se lleva a cabo utilizando métodos estándar de síntesis de péptidos en solución (ver. péptidos). Como agentes condensantes la mayoría Los aminoácidos suelen utilizarse o preconvertirse en activir. éteres.
En la síntesis de oligonucleótidos se utiliza vidrio macroporoso o vidrio como N. El grupo ancla es el grupo carboxilo, separado de la superficie del N. especial. "pierna", por ejemplo:
B-purina o base pirimídica
En la primera etapa, el nucleósido se une al portador en el grupo 3"-hidroxilo de la desoxirribosa, en el que el grupo hidroxilo en la posición 5" está protegido por un grupo dimetoxitritilo (CH 3 OS 6 H 4) 2 (C 6 H 5) C (DMTr); la cantidad de este último después de su escisión se mide fácilmente espectrofotométricamente, lo que sirve como cantidad. características de la carga del portador y permite evaluar los rendimientos en etapas posteriores de la extensión de la cadena de oligonucleótidos. Después de eliminar el grupo DMTr, el ensamblaje de la cadena se lleva a cabo utilizando fosfitamidas (forma I; M. Kapozers, 1980) o fosfonatos (hidrofosfonatos) (II; R. Strömberg, 1986):
Para implementar T. s. Se requieren altos rendimientos (al nivel del 96-99%) en cada etapa de la solución, así como métodos eficaces para la purificación y aislamiento de los materiales sintetizados. conexiones.
El uso de una fase sólida permite simplificar y acelerar significativamente cada etapa de extensión de la cadena del oligómero, ya que la separación del exceso de componentes, agentes condensantes y subproductos presentes en la solución se logra mediante filtración de la reacción. mezcla y lavado N. con un conjunto adecuado de soluciones. Por tanto, el proceso de ensamblaje de la cadena de oligómeros se divide en una serie de operaciones estándar: desbloquear el extremo creciente de la cadena, dosificar el siguiente monómero protegido y el agente de condensación, alimentar esta mezcla a una columna con N durante un tiempo calculado y lavando el N. con una solución adecuada. El ciclo de crecimiento de una unidad monomérica puede ser automatizado.
Basado en automático paseo. sintetizadores hay un diagrama de circuito general (ver figura). Numeroso Los modelos de sintetizadores se diferencian por el diseño de los altavoces y su número, el método de suministro de reactivos y soluciones, etc. El control y la programación se realizan mediante una computadora incorporada o remota.
Diagrama esquemático del dispositivo automático. paseo. sintetizadores (la línea de control eléctrico se indica con una línea de puntos): 1 - línea de suministro de monómero (M 1, M norte) y agente condensante (CA); 2 líneas para el suministro de reactivos (por ejemplo, agentes oxidantes, agentes acilantes, etc.) y soluciones (P 1, P norte); 3 - válvulas de conmutación; 4 columnas con medios, equipado con distribuidor. válvula; 5-fotométrico celúla; 6 metros; Unidad de 7 controles y programación; 8 pantallas.
Las capacidades potenciales de es decir se demostraron mediante la síntesis de A (R. Merrifield, 1969) y la hormona del crecimiento humano (D. Yamashiro, 1970) con una longitud de 124 y 183 aminoácidos, respectivamente. Sin embargo, debido a la pequeña pero constante racemización que se produce durante la formación de un enlace peptídico, se sintetiza. tener bajo biol. actividad, por lo tanto automática. Se utilizan sintetizadores cap. Arr. para la producción de polipéptidos cortos (10-30 unidades), incluso para la síntesis preparativa de proteínas (1 g).
Es decir, fue propuesto y puesto en práctica por Merrifield (1962) para la síntesis de polipéptidos, y luego extendido a la síntesis de oligonucleótidos (R. Letzinger, 1964) y oligosacáridos (A. Patchornik, 1973).
Hay otro aspecto importante del uso de N. para conducir en plural. org. r-ciones (, halogenación, etc.). En este caso, el modificador. El N actúa como reactivo polimérico o catalizador y todas las transformaciones del sustrato ocurren en la solución. Por ejemplo, la reacción de fosfatos ROP(O)(OH) 2 con alcoholes se lleva a cabo utilizando poliestireno reticulado modificado con un grupo sulfocloruro como agente condensante.
Iluminado.: Química de polipéptidos, trans. Del inglés, M., 1977; Reacciones soportadas por polines en síntesis orgánica, ed. por P. Hodge, D.C. Sherrington, Chichester, 1980; Síntesis de oligonucleótidos, un enfoque práctico. Washington, 1984. B.K. Potapov.
Enciclopedia química. - M.: Enciclopedia soviética. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Vea qué es "SÍNTESIS EN FASE SÓLIDA" en otros diccionarios:
síntesis en fase sólida- Técnica química combinatoria para la síntesis de diversos compuestos, que utiliza soportes sólidos para separar compuestos durante la síntesis, simplificando así la identificación de los compuestos resultantes)